斜拉橋鋼索塔的受力特性與破壞機(jī)理的研究.pdf

1、鋼結(jié)構(gòu)相對于混凝土結(jié)構(gòu)的諸多優(yōu)點(diǎn)使得鋼結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于土木工程的各個領(lǐng)域.在國外已有把鋼結(jié)構(gòu)用于斜拉橋索塔中的實(shí)例,中國現(xiàn)在剛開始把鋼結(jié)構(gòu)用于斜拉橋的索塔中.鋼索塔作為一種新型的結(jié)構(gòu)體系,在大跨度橋梁結(jié)構(gòu)中有著廣泛的應(yīng)用前景.鋼索塔是由鋼板焊接構(gòu)成的,索塔除了外部塔壁外,其內(nèi)部還布置橫隔板、豎隔板、縱向加勁肋和橫向加勁肋.斜拉橋鋼索塔除了在豎向承受巨大的軸向壓力,在順橋向和橫橋向還要承受很大的彎矩,左右斜拉索的索力不同還使得索塔受扭矩作

2、用.由于鋼索塔構(gòu)造的復(fù)雜和受力的復(fù)雜,非常有必要研究斜拉橋鋼索塔的受力特性和破壞機(jī)理.該文結(jié)合具體的工程,用桿系有限元方法建立三維的斜拉橋全橋模型對索塔進(jìn)行整體受力計(jì)算,得到索塔的內(nèi)力分布情況.利用全橋空間桿系模型計(jì)算了幾何非線性對索塔內(nèi)力結(jié)果的影響程度.引入七自由度梁單元可以計(jì)算索塔中翹曲應(yīng)力,分析翹曲變形對索塔應(yīng)力的影響.引入六自由度殼單元建立索塔的板殼有限元模型,可以分析索塔真實(shí)的應(yīng)力分布,與桿系有限元計(jì)算索塔的應(yīng)力結(jié)果對比,發(fā)現(xiàn)

3、了桿系有限元方法得到索塔局部位置處內(nèi)力結(jié)果誤差較大.由于用殼單元建立整個索塔的復(fù)雜性以及消耗大量的計(jì)算時間,該文給出了混合有限元方法可以克服桿系有限元方法和板殼有限元方法的不足,計(jì)算結(jié)果比較準(zhǔn)確.在假定索塔不先發(fā)生局部失穩(wěn)時,考慮幾何非線性和材料非線性的影響,用三維桿系有限元方法計(jì)算了索塔的一類穩(wěn)定的屈曲系數(shù)和二類穩(wěn)定極限承載力系數(shù).通過對索塔二類穩(wěn)定的計(jì)算,分析了適用于索塔的極限承載力判別標(biāo)準(zhǔn).用空間桿系有限元計(jì)算了不同形狀的初始變形

4、對索塔穩(wěn)定的影響,提出了制定鋼索塔有關(guān)規(guī)范時參考初始整體變形值.用六自由度殼單元對索塔節(jié)段進(jìn)行了局部穩(wěn)定計(jì)算,分析了索塔設(shè)計(jì)的極限承載力依據(jù).在索塔節(jié)段的板殼模型中計(jì)算了殘余應(yīng)力和初始的局部變形對索塔節(jié)段穩(wěn)定極限承載力的影響.利用殼單元計(jì)算板件的穩(wěn)定時,可以考慮板件間的嵌固作用和板件間穩(wěn)定的相關(guān)作用.用這種方法分析了索塔內(nèi)橫隔板對塔壁板件的嵌固作用,計(jì)算了縱隔板與塔壁板件的相關(guān)作用,并計(jì)算了縱向加勁肋和橫向加勁肋所必需的構(gòu)造.該文提出的